Biến CO2 thành nhiên liệu

Mặc dù có vẻ hơi viển vông, nhiều nghiên cứu khoa học gần đây cho thấy các nhà khoa học đang dần tiến tới mục tiêu biến CO­2 từ một vấn nạn toàn cầu trở thành một nguồn tài nguyên quý giá.

Tại Đại học George Washington, thủ đô Washington, D.C, một nhóm các nhà khoa học đã phát triển công thức sản xuất sợi nano carbon trực tiếp từ  CO2 trong không khí. Những vi sợi carbon nguyên chất này có thể được dùng để chế tạo các bộ phận của máy bay, thiết bị thể thao và nhiều sản phẩm khác.

Trên thực tế, với đặc tính bền chắc, dẻo dai của chúng, sợi nano carbon thậm chí còn có thể được ứng dụng rộng rãi hơn so với hiện nay, và thay thế cho các nguyên liệu khác như nhôm, thép và xi măng. Nhưng cho đến nay quy trình sản xuất sợi nano carbon vẫn còn khá đắt đỏ và tốn năng lượng.

Tháng 8 vừa qua, một phương pháp mới đã được công bố trên Tạp chí Nanoletters, theo đó sợi nano carboncó thể được sản xuấtvới giá thành thấp và thân thiện với môi trường: làm nóng một loại hóa chất có tên là carbonatesởnhiệt độ cao (khoảng 750o C), carbonates ở dạng dung dịch sẽ hấp thu CO2 từ không khí. Dòng điện từ hai điện cực trong dung dịch carbonate sẽ chuyển  CO2  thành sợi nano carbon và khí oxy. Hệ thống còn được bổ sung khả năng lấy năng lượng từ ánh sáng mặt trời để tạo ra điện và nhiệt phục vụ quá trình xử lí này.

Đến nay, mô hình sản xuất sợi carbon trong phòng thí nghiệm đã thành công. Thách thức hiện tại là làm cách nào có thể đưa mô hình trênlên quy mô sản xuất công nghiệp. Công nghệ xử lí tập trung một khối lượng lớn CO2 vẫn còn gặp nhiều nghi ngại.

Ảnh: conservationmagazine.org

Đây không phải cách tiếp cận duy nhất đối với vấn đề CO2. Nhóm nghiên cứu tại Phòng Thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley cũng phát triển một công thức biến CO2 thành khí carbon mono (CO) và oxy, từ đó sử dụng COlàm nguyên liệu thô để sản xuất nhiên liệu, dược phẩm và nhựa.

Cách tiếp cận này sử dụng phương pháp có tên Cộng hóa trị khuôn khổ hữu cơ (Covalent organic frameworks – COFs), giống như một dạng tinh thể xà phòng có diện tích bề mặt bên trong cực lớn để hấp thu và phân tách CO2 từ các nhà máy nhiệt điện và những hệ thống phát thải khác.

Trong một phương pháp khác, các nhà khoa học kết hợp các chất xúc tác porphyrin (những phân tử có dạng vòng với một nguyên tử đồng ở giữa) ở dạng tinh thể, tạo ra những vật chất không những có thể thu giữ  mà còn chuyển CO2 thành sản phẩm hữu dụng. Đây làmột trong những hệ thống hiệu quả nhất một khi được phát triển đầy đủ,theo Tập san ngày 20/08 của Tạp chí  Science.

Một thí nghiệm khác thử nghiệm hệ thống lai tạo sợi nano silicon và titan với loại vi khuẩn có tên Methanosarcina barkeri có khả năng chuyển hóa CO2trong không khí thành metan, hay khí ga tự nhiên. Đây là một giải pháp ngắn hạn bởi CO2 lại quay lại môi trường sau khi metan bị đốt cháy. Thế nhưng đây cũng là một bước chuyển lớn so với việc để mặc lượng khí CO2 tăng dần trong không khí.

Biến CO2 thành một dạng vật chất có độ bền cao thực chất mới là giải pháp triệt để. Thế nhưng vấn đề là ở chỗ, nơi nào có thể chứa được tất cả lượng carbon đã hóa rắn?